【技术实现步骤摘要】
一种海浪补偿系统的姿态预测方法
本专利技术属于海基平台波浪补偿系统领域，特别是一种海浪补偿系统的姿态预测方法。
技术介绍
由于受到风、浪、流的作用，海上作业浮式生产系统不可避免的产生摇荡和升沉运动，给海上作业带来了许多不便和危险。虽然当前有专业的姿态检测传感器，但由于传感器本身的延时，控制算法的数据处理时间以及大惯性环节的滞后性，严重影响了补偿的精度，因此需要引入预测算法，提前对姿态进行预测。船舶存在六个自由度的运动，角度信息通过惯性测量系统能够直接获得，而位移一般是采用传统的时域与频域积分技术进行获取，但由于积分误差的累积作用，加速度数据中的直流分量，低频分量，高频分量和积分常数项，将导致积分严重偏离正常值。针对船舶运动的短期预报的研究，目前主要的方法有卷积法，卡尔曼滤波法，谱估计方法以及时间序列方法，可以概括为频域分析法以及时域分析法。频域分析法需要知道船舶运动的状态方程，而由于船舶运动的复杂性，很难得到精确的状态方程。而基于神经网络的预测方法作为时序方法的一种，最大的优点是不用知道任何先验知识和船舶运动状态方程，只利用船舶运动的历史数据便可以完成实时预报，但...
【技术保护点】
1.一种海浪补偿系统的姿态预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、以采样频率f从固定于船体上的惯性导航系统中采集船体的姿态角和加速度数据，获得姿态角信号和加速度信号，并将姿态角转换为欧拉角形式；步骤2、对所述加速度信号进行滤波处理；步骤3、对滤波处理后的加速度信号进行频谱分析，并结合姿态角信号或加速度信号的周期T1对频谱进行带通滤波，获取有效频段的加速度信号；步骤4、对步骤3获得的有效频段的加速度信号进行频域积分，获取速度和位移；步骤5、将步骤1获得的姿态角、步骤4获得的位移作为神经网络的输入进行训练，获得姿态预测模型，根据所述姿态预测模型即能完成姿态预测。
【技术特征摘要】
1.一种海浪补偿系统的姿态预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、以采样频率f从固定于船体上的惯性导航系统中采集船体的姿态角和加速度数据，获得姿态角信号和加速度信号，并将姿态角转换为欧拉角形式；步骤2、对所述加速度信号进行滤波处理；步骤3、对滤波处理后的加速度信号进行频谱分析，并结合姿态角信号或加速度信号的周期T1对频谱进行带通滤波，获取有效频段的加速度信号；步骤4、对步骤3获得的有效频段的加速度信号进行频域积分，获取速度和位移；步骤5、将步骤1获得的姿态角、步骤4获得的位移作为神经网络的输入进行训练，获得姿态预测模型，根据所述姿态预测模型即能完成姿态预测。2.根据权利要求1所述的海浪补偿系统的姿态预测方法，其特征在于，步骤1所述姿态角包括横滚角θα、俯仰角θβ和偏航角θγ，加速度包括OX轴、OY轴、OZ轴三个方向的加速度分别为ax,ay,az；其中原点O为船体甲板上的某一固定点，X轴正向指向右舷，Y轴正向指向船艏，Z轴垂直向上。3.根据权利要求2所述的海浪补偿系统的姿态预测方法，其特征在于，步骤2所述对加速度信号进行滤波处理为滑动加权滤波处理，具体为：滑动加权滤波的公式为：式中，i＝1，2，…，m，m为数据点数，x为从采样数据，y为平滑处理后的结果，2N+1为平均点数，h为加权平均因子；则对加速度信号进行滤波处理为：式中，ax,ay,az为步骤1获取的加速度，h为加权平均因子，a'x,a'y,a'z为滑动加权滤波处理后的加速度值。4.根据权利要求1所述的海浪补偿系统的姿态预测方法，其特征在于，步骤3所述对滤波处理后的加速度信号进行频谱分析具体为对加速度信号进行离散傅里叶变换。5.根据权利要求1或4所述的海浪补偿系统的姿态预测方法，其特征在于，步骤3所述结合姿态角信号或加速度信号的周期T1对频谱进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：单梁，符海涛，徐海洋，戴跃伟，李军，项文波，苏智勇，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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